ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Искусственные звезды / 30.05.2022

 

Возможно, вы не раз видели фотографии куполов обсерваторий, из которых в ночное небо выстреливает лазерный луч и задавались вопросом «Зачем астрономам направлять лазер в ночное небо?». Ответ прост: так астрономы создают искусственные звезды.

 

Взглянув на небо в ясную и тихую ночь где-нибудь в дали от городских огней, вы обязательно заметите, что все звезды мерцают. Они подрагивают, становятся то ярче, то слабее, а иногда и вовсе слегка меняют свой цвет; все это делает и так великолепную картину ночного неба еще более красивой и завораживающей. Однако мерцание — это не свойство самих звезд. Мерцание звезд — это результат прохождения их света через земную атмосферу.

 

Толщина воздушной оболочки Земли в среднем равна 100 км, и лучи света, проходя сквозь нее, много раз преломляются, то сосредотачиваясь, то рассеиваясь. В итоге для земного наблюдателя все звезды красиво мерцают. И все бы хорошо, но если нам вдруг захочется получить очень четкое изображение какой-либо тусклой звезды или разглядеть детали строения сверхдалекой галактики, из-за искажения их света в атмосфере мы скорее всего получим лишь размазанное светлое пятно. И хотя ученые не лишены чувства прекрасного и готовы любоваться мерцающими звездами в свободное от работы время, они бы очень обрадовались, если бы никакого воздуха между ними и звездным небом не было.

 

Именно с целью уменьшить размытость изображения главные научные обсерватории строятся высоко в горах — так можно частично «убрать» нижние, самые плотные слои атмосферы. Однако это все же не позволяет полностью избавиться от атмосферных искажений, и тогда ученые идут дальше — они запускают телескопы в космос, туда, где нет никакого воздуха, и звезды сияют неподвижным светом. Одной из таких космических обсерваторий является знаменитый телескоп «Хаббл». Телескоп был выведен на орбиту Земли в 1990-м году, и до недавнего времени его преимущество над наземными телескопами было подавляющим (разрешающая способность «Хаббла» в 7-10 раз выше, чем у такого же телескопа, установленного на Земле).

 

Но что, если мы хотим добиться еще лучшего качества, которое в итоге поможет нам сделать еще больше удивительных открытий? Для этого, при прочих равных, придется увеличить размер зеркала телескопа, но вот беда: чем больше зеркало, тем больше оно весит и тем тяжелее его изготовить и вывести такой телескоп в космос. Гораздо проще и дешевле строить огромные телескопы на Земле. Например, на постройку обсерватории Кека на Гавайях с двумя(!) 10-ти метровыми телескопами было потрачено около 70 миллионов долларов, тогда как «Хаббл» к моменту запуска обошелся в 2500 миллионов (2.5 миллиарда долларов). Именно сложность и дороговизна (читай: недоступность) орбитальных обсерваторий заставляют ученых искать способы усовершенствования наземных телескопов, и использование лазеров — это и есть наша попытка компенсировать атмосферные искажения.

 

Все дело в том, что на высоте около 90-100 км в атмосфере находится тонкий слой атомарного натрия. Если этот слой подсветить мощным лазером, атомы натрия, поглотив часть света, сначала перейдут в возбужденное состояние, а затем начнут излучать свет обратно. В итоге мы можем создать своего рода искусственную звезду в любой точке неба.

 

Свет от такой звезды прежде, чем попасть обратно в телескоп, пройдет через те же самые слои атмосферы и исказится также, как и свет от настоящих звезд по соседству. Но это как раз то, что нам нужно: мы-то точно знаем, как наша искусственная звезда должна выглядеть, не будь никаких искажений! Сравнив полученное изображение с эталоном, мы можем в точности рассчитать параметры атмосферных искажений в каждый момент времени и адаптировать нашу оптическую систему так, чтобы эти искажения компенсировать.

 

Адаптация оптической системы представляет собой постоянное изменение формы специального зеркала на основе рассчитанных искажений. Мощные компьютеры с большой точностью перерасчитывают и корректируют форму зеркала до 2000 раз в секунду, позволяя ученым получать превосходные фотографии космических объектов. Ниже короткое видео от Обсерватории Джемини, объясняющее, как ученые используют искусственные звезды:

 

Адаптивная оптика — это, возможно, самая продвинутая технология, используемая сегодня в астрономии. Искусственные звезды и зеркала с изменяемой формой поверхности позволяют наземным телескопам обеспечивать качество изображения сравнимое с «Хабблом», а иногда и лучшее. С помощью этой техники ученым удалось различить двойные звезды там, где раньше получалось увидеть лишь размытую кляксу:

 

Или сфотографировать центральную область шарового звездного скопления NGC 288 так четко, как до этого мог только телескоп «Хаббл»:

 

Развитие технологии продолжается, и новые телескопы способны обеспечивать еще большую разрешающую способность. Возможно очень скоро наземные обсерватории заглянут в космос намного дальше, чем это смогли сделать орбитальные телескопы. Ну а мы с вами, в следующий раз увидев купол обсерватории с выходящим из него лазерным лучом, будем точно знать, зачем это нужно – пишет universeru.com.


Другие новости по теме:
25.05.22 - Освоение Луны или дата-центры на случай вселенской катастрофы
23.05.22 - Сверхточная синхронизация от японских ученых
13.05.22 - К 2035 году британцы запустят электростанцию в космосе
01.05.22 - Жизнь на Землю принес метеорит?
06.03.22 - НАСА отправит данные всех желающих в космос
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Глобальная сеть стала частью жизни трети россиян

ВЦИОМ выяснил привязанность россиян к Интернету. Глобальной сетью регулярно пользуются 38 процентов россиян, из которых 23 процента выходят в Интернет ежедневно, а 11 процентов - еженедельно. ВЦИОМ в

52
2

Европейские операторы массово заказывают nano-SIM-карты

Согласно данным Financial Times, европейские операторы массово размещают заказы на nano-SIM-карты. Подобный ажиотаж ресурс связывает с близящимся анонсом следующей версии смартфона iPhone, который, по

50
3

Липких квакш сравнили со скотчем

Ученые обнаружили, что в физическом смысле квакши напоминают липкую ленту: удержаться на наклонной плоскости им помогает минимизация угла между поверхностью и вектором силы. Работа опубликована в журн

48
4

Астрофизики обнаружили пригодную для экстремофилов суперземлю

Европейские астрономы обнаружили суперземлю в зоне, потенциально пригодной для обитания, вокруг звезды Gliese 163 на расстоянии 50 световых лет от Земли. Статья ученых подана в журнал Astronomy and As

43
5

Microsoft инвестирует в Россию 10 млрд рублей

Ведущий в мире разработчик ПО — американская компания Microsoft инвестирует в Россию в течение трех лет 10 млрд рублей (около 300 млн долларов). Об этом заявил на пресс-конференции в Москве глав

42

Анонсы событий